四硼酸锂水溶液体系的热容及离子相互作用

doi:10.7503/cjcu20150594

高等学校化学学报 ›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (2): 349.doi: 10.7503/cjcu20150594

四硼酸锂水溶液体系的热容及离子相互作用

李珑, 张思思, 刘元会, 郭亚飞, 邓天龙()

天津市海洋资源与化学重点实验室, 天津科技大学化工与材料学院, 天津 300457

收稿日期:2015-07-29 出版日期:2016-02-10 发布日期:2016-01-14
作者简介:联系人简介: 邓天龙, 男, 博士, 教授, 主要从事溶液化学研究. E-mail:tldeng@tust.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 21306136, U1407113)、教育部科研创新团队培育计划项目(批准号: [2013]373)和天津市科研创新团队项目(批准号: TD12-5004)资助

Heat Capacities and Ion-interaction of Lithium Tetraborate Aqueous Solution System^†

LI Long, ZHANG Sisi, LIU Yuanhui, GUO Yafei, DENG Tianlong^*()

Tianjin Key Laboratory of Marine Resources and Chemistry, College of Chemical Engineering and Material Sciences,Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China

Received:2015-07-29 Online:2016-02-10 Published:2016-01-14
Contact: DENG Tianlong E-mail:tldeng@tust.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.21306136, U1407113), the Training Program for Yangtze Scholars and Innovative Research Team in University, China(No.[2013]373) and the Innovative Research Team of Tianjin Municipal Education Commission, China(No.TD12-5004)

摘要/Abstract

摘要：

采用Setaram BT 2.15微量热仪测定了Li₂B₄O₇-H₂O体系(Li₂B₄O₇的浓度为0.00415~0.4208 mol/kg)在298.15, 308.15和323.15 K下的热容, 分别计算了不同温度和浓度下的表观摩尔热容, 并获得了不同温度下表观摩尔热容与浓度的关系式. 基于Li₂B₄O₇-H₂O体系的热容测定结果, 应用Pitzer电解质溶液离子相互作用表观摩尔热容模型, 拟合获得了四硼酸锂在不同温度下的Pitzer单盐参数.

关键词: 四硼酸锂, 热容, 量热法, 电解质溶液, Pitzer单盐参数

Abstract:

The heat capacities of aqueous solution systems(Li₂B₄O₇-H₂O) with molality of Li₂B₄O₇ of 0.00415—0.4208 mol/kg at 298.15, 308.15 and 323.15 K were determined experimentally using microcalorimeter. On the basis of experimental data, the apparent molar heat capacities at different concentrations and temperatures were calculated, and the relationship equations between apparent molar heat capacity and solution concentration of lithium tetraborate at 298.15, 308.15 and 323.15 K were obtained. The Pitzer single salt parameters of lithium tetraborate at different temperatures were fitted based on the Pitzer ion-interaction theory on the apparent molar heat capacity of electrolytes.

Key words: Lithium tetraborate, Heat capacity, Calorimetric method, Electrolyte solution, Pitzer single salt parameter

中图分类号:

O642.3

TrendMD:

李珑, 张思思, 刘元会, 郭亚飞, 邓天龙. 四硼酸锂水溶液体系的热容及离子相互作用. 高等学校化学学报, 2016, 37(2): 349.

LI Long, ZHANG Sisi, LIU Yuanhui, GUO Yafei, DENG Tianlong. Heat Capacities and Ion-interaction of Lithium Tetraborate Aqueous Solution System^†. Chem. J. Chinese Universities, 2016, 37(2): 349.

图/表 6

Table 1 Heat capacity and apparent molar heat capacity of Li2B4O7-H2O systema

Temperature/K	No.	m^b/(mol·kg^-1)	$C p c$ /(kJ·K^-1·kg^-1)	$C p, ? d$ /(J·K^-1·mol^-1)
298.15	1	0.35130	4.0022	324.04967
	2	0.27547	4.0258	277.74831
	3	0.26051	4.0344	281.04659
	4	0.23503	4.0576	325.25692
	5	0.20947	4.0727	338.55548
	6	0.18467	4.0821	324.64582
	7	0.16067	4.0921	312.33649
	8	0.11079	4.1142	279.00489
	9	0.06393	4.1490	416.32652
	10	0.01569	4.1723	569.15031
	11	0.00415	4.1805	1749.20571
308.15	1	0.35130	3.9860	280.37480
	2	0.32638	3.9961	272.02999
	3	0.25319	4.0260	238.34864
	4	0.20610	4.0520	235.57748
	5	0.18223	4.0641	225.84663
	6	0.08936	4.1020	27.12426
	7	0.04477	4.1291	-175.33711
	8	0.02210	4.1511	-224.36395
	9	0.00440	4.1641	-1595.53866
323.15	1	0.4208	3.9681	318.0696
	2	0.3912	3.9923	347.4161
	3	0.3119	4.0302	356.7374
	4	0.2422	4.0637	366.7468
	5	0.2302	4.0696	369.4891
	6	0.1977	4.0835	365.6931
	7	0.1615	4.0962	341.3357
	8	0.1450	4.1000	311.3234
	9	0.1294	4.1059	294.2946
	10	0.1129	4.1127	276.0213
	11	0.09678	4.1220	279.4053
	12	0.06466	4.1313	143.8652
	13	0.04836	4.1411	111.3430
	14	0.3228	4.1491	-6.9188
	15	0.01604	4.1565	-412.8703

Table 1 Heat capacity and apparent molar heat capacity of Li2B4O7-H2O systema

Temperature/K	No.	m^b/(mol·kg^-1)	$C p c$ /(kJ·K^-1·kg^-1)	$C p, ? d$ /(J·K^-1·mol^-1)
298.15	1	0.35130	4.0022	324.04967
	2	0.27547	4.0258	277.74831
	3	0.26051	4.0344	281.04659
	4	0.23503	4.0576	325.25692
	5	0.20947	4.0727	338.55548
	6	0.18467	4.0821	324.64582
	7	0.16067	4.0921	312.33649
	8	0.11079	4.1142	279.00489
	9	0.06393	4.1490	416.32652
	10	0.01569	4.1723	569.15031
	11	0.00415	4.1805	1749.20571
308.15	1	0.35130	3.9860	280.37480
	2	0.32638	3.9961	272.02999
	3	0.25319	4.0260	238.34864
	4	0.20610	4.0520	235.57748
	5	0.18223	4.0641	225.84663
	6	0.08936	4.1020	27.12426
	7	0.04477	4.1291	-175.33711
	8	0.02210	4.1511	-224.36395
	9	0.00440	4.1641	-1595.53866
323.15	1	0.4208	3.9681	318.0696
	2	0.3912	3.9923	347.4161
	3	0.3119	4.0302	356.7374
	4	0.2422	4.0637	366.7468
	5	0.2302	4.0696	369.4891
	6	0.1977	4.0835	365.6931
	7	0.1615	4.0962	341.3357
	8	0.1450	4.1000	311.3234
	9	0.1294	4.1059	294.2946
	10	0.1129	4.1127	276.0213
	11	0.09678	4.1220	279.4053
	12	0.06466	4.1313	143.8652
	13	0.04836	4.1411	111.3430
	14	0.3228	4.1491	-6.9188
	15	0.01604	4.1565	-412.8703

Table 2 Polynomial coefficients for the equations of m versus Cp,ϕ at different temperatures

T/K	a₀	a₁	a₂	a₃	a₄	a₅	a₆	SD	r
298.15	316.0077	-37.6463	5.7704	-840.4368	0.0015	-1.0264×10^-5	-106.1326	0.0010	0.9999
308.15	350.8727	-148.2711	11.2706	-1.5586	0.0169	-0.0012	-233.7575	0.0002	0.9999
323.15	625.9910	-338.7045	53.7625	-9.5775	0.7399	-0.0240	-353.8408	0.0310	0.9999

Fig.1 Relative apparent molar heat capacities of the system Li2B4O7-H2O versus m at 298.15 K

Fig.2 Relative apparent molar heat capacities of the system Li2B4O7-H2O versus m at 308.15 K

Fig.3 Relative apparent molar heat capacities of the system Li2B4O7-H2O versus m at 323.15 K

Table 3 Pitzer parameters and apparent heat capacity in the infinitely dilute solution of lithium tetraborate at different temperatures

T/K	$β MX 0 J$	$β MX 1 J$	$β MX 2 J$	$C MX J$	σ	r	$C p θ$ /(J·K^-1·mol^-1)
298.15	-0.00205	0.00425	1.44190	0.00085	0.00634	0.99986	4173.9472
308.15	0.00457	-0.00878	-2.91442	-0.00189	0.01106	0.99982	-8013.8049
323.15	0.00427	-0.00893	-10.39665	-0.00155	0.01285	0.99847	-31010.8639

Table 3 Pitzer parameters and apparent heat capacity in the infinitely dilute solution of lithium tetraborate at different temperatures

T/K	$β MX 0 J$	$β MX 1 J$	$β MX 2 J$	$C MX J$	σ	r	$C p θ$ /(J·K^-1·mol^-1)
298.15	-0.00205	0.00425	1.44190	0.00085	0.00634	0.99986	4173.9472
308.15	0.00457	-0.00878	-2.91442	-0.00189	0.01106	0.99982	-8013.8049
323.15	0.00427	-0.00893	-10.39665	-0.00155	0.01285	0.99847	-31010.8639

参考文献 13

[1]	Xing N., Shan H., Song G., Wei D. M., Li G. H., Shi Z., Xing Y. H., Chem. J. Chinese Universities, 2013, 34(5), 1041—1046
	(邢娜, 单辉, 宋鸽, 魏东明, 李光华, 施展, 邢永恒. 高等学校化学学报, 2013, 34(5), 1041—1046)
[2]	Gao S.Y., Song P. S., Xia S. P., Zheng M. P., Salt Lake Chemistry: A New Type Salt Lake of Borate and Lithium, Science Press, Beijing, 2007, 110
	(高世扬, 宋彭生, 夏树屏, 郑绵平. 盐湖化学:新类型硼锂盐湖, 北京: 科学出版社, 2007, 110)
[3]	Cui R. Z., Sang S. H., Liu Q. Z., Wang P., Chem. Res. Chinese Universities, 2014, 30(5), 844—847
[4]	Li T., Sang S. H., Cui R.Z., Zhang K. J., Chem. Res. Chinese Universities, 2013, 29(2), 311—313
[5]	Zhang G. C., Zhou C. S., Gao S. L., Acta Phys. Chim. Sin., 2013, 29(10), 2129—2134
	(张国春, 周春生, 高胜利. 物理化学学报, 2013, 29(10), 2129—2134)
[6]	Li J., Li B., Gao S. J., Chem. Thermody., 1998, 30(6), 681—688
[7]	Zhu L. X., Gao S. Y., Xia S. P., Thermochim. Acta, 2004, 419(1), 105—108
[8]	Li P., Liu Z. H., Chinese J. Chem., 2012, 30(4), 847—853
[9]	Li P., Liu Z. H., J. Chem. Eng. Data, 2010, 55(8), 2682—2686
[10]	Zhang Z. H., Tan Z. C., Yin G. Y., Yao Y., Sun L. X., Li Y. S., J. Chem. Eng. Data, 2007, 52(3), 866—870
[11]	Yin G.Y., Studies on the Thermodynamics of the Systems Containing Boron and Lithium by Calorimetry, Qinghai Institute of Salt Lakes, Chinese Academy of Sciences, Xining, 2005
	(尹国寅. 含锂、硼水盐体系热力学性质的量热研究, 西宁: 中国科学院青海盐湖研究所, 2005)
[12]	Li J. C., Zhai Z. X., Zeng Z. M., Wang L. Y., J. Salt Lake Res., 1993, 1(4), 34—38
	(李积才, 翟宗玺, 曾忠民, 王鲁英. 盐湖研究, 1993, 1(4), 34—38)
[13]	Yin S. T., Yao Y., Li B., Tian H. B., Song P. S., J. Solution Chem., 2007, 36(12), 1745—1761

[1]	王星帆, 周桓, 周阔, 金分丽, 杨军芳. 硝酸盐型卤水体系的综合热力学模型与多温相图预测[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(10): 3175.
[2]	宋丽, 林家祥, 黄定海. 步进扫描差示扫描量热法研究不同链结构的聚乙烯类聚烯烃热力学特性[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(8): 1740.
[3]	王美琳, 刘玉东, 刘晓丽, 李志英, 刘凤岐. ABS/PET/PETG合金非等温结晶动力学[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(6): 1290.
[4]	胡建华, 单继业, 童真. 咪唑改性氧化石墨烯对阻燃环氧固化动力学的促进作用[J]. 高等学校化学学报, 2017, 38(10): 1906.
[5]	李旭, 蒋建宏, 韩布兴, 谷惠文, 谢兆凤, 陈兰, 肖圣雄, 李传华, 李爱桃, 李霞, 姚飞虹, 王群, 李强国. 邻香草醛缩组氨酸Schiff碱及其镧配合物的合成与生物活性[J]. 高等学校化学学报, 2015, 36(5): 856.
[6]	刘作娇, 范高超, 李星星, 谭学才, 钟莲云, 黄在银. 不同形貌Ag₃PO₄的表面自由能及原位光催化过程的热力学和动力学参数[J]. 高等学校化学学报, 2015, 36(2): 212.
[7]	董运洪, 陈谙谱, 赵南蓉. 聚电解质溶液中纳米粒子扩散系数的模耦合理论计算[J]. 高等学校化学学报, 2015, 36(11): 2251.
[8]	李星星, 黄在银, 范高超, 吴烨楠, 谭学才. 光量热法初探甲基橙光催化原位降解过程[J]. 高等学校化学学报, 2014, 35(7): 1480.
[9]	贾召鹏, 胡新根, 方国勇. 微量热法研究烟酰胺和异烟酰胺在KCl水溶液中的焓对自缔合作用[J]. 高等学校化学学报, 2014, 35(2): 384.
[10]	高振飞, 邸明哲, 邸友莹. 吡啶-2,6-二甲酸氢锂的合成、结构及热化学性质[J]. 高等学校化学学报, 2013, 34(5): 1208.
[11]	李向阳, 董海洲, 张洪林. 菠萝蛋白酶催化大豆蛋白水解反应的热动力学[J]. 高等学校化学学报, 2013, 34(12): 2861.
[12]	王丽萍, 胥义, 郑艺华. 重金属离子富集检测的微量热研究[J]. 高等学校化学学报, 2012, 33(12): 2638.
[13]	钟文文, 邸明哲, 邸友莹. 吡啶-2,6-二甲酸氢钾的合成、结构表征及热化学性质[J]. 高等学校化学学报, 2012, 33(09): 2074.
[14]	王丽萍, 胥义, 郑艺华, 李代禧, 徐斐. 采用微量热法研究重金属离子对脲酶催化水解反应的影响[J]. 高等学校化学学报, 2012, 33(08): 1771.
[15]	马玉洁, 范高超, 陈洁, 黄在银. MnMoO₄·H₂O纳米棒生长过程的原位热动力学研究[J]. 高等学校化学学报, 2012, 33(08): 1813.

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